MOGUNOST PRIMJENE RAUNARA ZA PRORAUN PRENAPONA PRILIKOM DIREKTNIH

MOGUĆNOST PRIMJENE RAČUNARA ZA PRORAČUN PRENAPONA PRILIKOM DIREKTNIH ATMOSFERSKIH PRAŽNJENJA U NADZEMNE VODOVE Mr. Mimo Mirković, ETF Podgorica Mr. Vladan Radulović, ETF Podgorica I Savjetovanje, 12 -16. oktobra, 2009 Hotel Maestral, Pržno

KRATAK SADRŽAJ UVOD Matematički model 1. 2. l l 3. 4. 5. Vod bez zaštitnog užeta Vod sa zaštitnim užadima PROGRAM ZA PRORAČUN PRENAPONA PRI DIREKTNIM PRENAPONIMA PRIMJERI PRIMJENE PROGRAMA ZALKJUČAK 2

1. UVOD n nazivni napon mreže - naponski nivo - međufazna efektivna vrijednost napona za koji je oprema konstruisana n najviši napon mreže - najviša dozvoljena vrijednost radnog napona koja smije da se pojavi u normalnom pogonu n prenapon - svako povećanje napona iznad najvišeg napona opreme smatra se da izlazi iz domena normalnog pogona 1. UVOD 3

1. UVOD n Prenaponi se prema uzroku nastanka mogu podijeliti na dva osnovna tipa: q spoljašnji ili atmosferski prenaponi n n q direktni i indukovani unutrašnji prenaponi. Slika 1. -Procjena amplituda i vremena trajanja pojedinih tipova prenapona 1. UVOD 4

1. UVOD n Sa stanovišta ponašanja pri atmosferskim pražnjenjima, svi nadzemni vodovi se mogu podijeliti na tri grupe: q vodovi sa čelično-rešetkastim ili armirano-betonskim stubovima n n q n bez zaštitnog užeta, sa zaštitnim užetom i vodovi sa drvenim stubovima bez zaštitnog užeta. Kod vodova sa čelično-rešetkastim ili armirano-betonskim stubovima bez zaštitnog užeta atmosfersko pražnjenje može da ugrozi izolaciju na tri načina: q q q direktnim pražnjenjem u fazni provodnik, pražnjenjem u vrh stuba, koje izaziva preskok preko izolacije ka faznom provodniku (povratni preskok) i pražnjenjem u okolinu voda, koje izaziva indukovane prenapone na faznim provodnicima. 5

2. MATEMATIČKI MODEL n Osnovni električni parametri atmosferskog pražnjenja su: q q q n amplituda struje groma, oblik struje groma, strmina strujnog talasa, udarna količina elektriciteta, količina elektriciteta prvog udara, . . . Struje groma se kreću od nekoliko kiloampera do preko 250 k. A, mada su izmjerene struje i reda 400 k. A. Preko 50% struja su do 20 k. A dok je procenat struja preko 200 k. A manji od 1%. 2. Matematički model 6

2. MATEMATIČKI MODEL n Atmosfersko pražnjenje se pri proračunima prenapona u elektroenergetskom sistemu modeluje preko strujnog talasa koji nailazi po kanalu groma koji se zamjenjuje vodom konstantne karakteristične impedanse. Oblik strujnog talasa se može modelovati na više načina: q q q eksponencijalni oblik strujnog i naponskog talasa, uprošćeni eksponencijalni oblik, talas linearnog čela i linearnog začelja, talas linearnog čela i konstantnog začelja i talas beskonačne strmine čela i konstantnog začelja. Eksponencijalni oblik strujnog talasa, Talas beskonačne strmine čela i konstantnog začelja. 2. Matematički model Talas linearnog čela i konstantnog začelja 7

2. MATEMATIČKI MODEL n n Model za vodove sa provodnim stubovima, Vjerovatnoća struje groma VOD BEZ ZAŠTITNOG UŽETA Pri direktnom udaru groma u fazni provodnik napon koji se javlja na faznom provodniku prema zemlji dat je relacijom Pri direktnom udaru groma u stub javlja se napon koji napreže izolaciju voda je 2. Matematički model 8

2. MATEMATIČKI MODEL n n VOD SA ZAŠTITNIM UŽETOM (UŽADIMA) Amplituda napona na konzoli stuba pogođenog atmosferskim pražnjenjem u odnosu na udaljenu zemlju Kod vodova sa zaštitnim užadima se mogu razlikovati tri slučaja: q q q pražnjenje u zaštitno uže ili vrh stuba, što izaziva preskok preko izolacije ka faznom provodniku (povratni preskok), pražnjenje mimo zaštitnog užeta u fazni provodnik i pražnjenje u okolinu voda, koje izaziva indukovane prenapone na fazni provodnicima. 2. Matematički model 9

3. PROGRAM ZA PRORAČUN PRESKOKA KOD DIREKTNIH ATMOSFERSKIH PRENAPONA n n n Na osnovu matematičkog modela napravljen je softver za analizu preskoka pri direktnim atmosferskim prenaponima. Program je urađen u programskom paketu MATLAB u dijelu GUI Program razmatra direktne atmosferske prenapone i to u dva slučaja: q q vod sa provodnim stubovima bez zaštitnih užadi (10 k. V i 35 k. V), vod sa provodnim stubovima sa zaštitnim užadima (35 k. V, 110 k. V, 220 k. V i 400 k. V) Slika. -Algoritam softvera za proračun preskoka pri direktnim atmosferskim prenaponima 3. Program 10

3. PROGRAM ZA PRORAČUN PRESKOKA KOD DIREKTNIH ATMOSFERSKIH PRENAPONA Korisniku je ponuđena opcija promjene sljedećih ulaznih parametara q q q q vremena trajanja čela talasa Tc, visina kačenja gornje konzole hk, otpornost uzemljenja stuba Ruz (ovdje treba obratiti pažnju da je otpor uzemljenja pri udarnom naponu ima različitu vrijednost od otpora pri radnom naponu), amplituda struje groma Ig, udarni podnosivi napon izolacije Upod. iz. (biranjem naponskog nivoa za koji se želi proračun automatski se u polje za podnosivi napon upisuje odgovarajuća vrijednost napona, uzeta iz [5]), karakteristična impedansa provodnika Zc (postoji samo za slučaj voda bez zaštitnog užeta) i rastojanje do najbližeg provodnika lp (postoji samo za slučaj voda bez zaštitnog užeta). 3. Program 11

3. PROGRAM ZA PRORAČUN PRESKOKA KOD DIREKTNIH ATMOSFERSKIH PRENAPONA Kao izlazni rezultati, u slučaju voda bez zaštitnog užeta, dobijaju se: qvjerovatnoća struje groma, qnapon koji napreže faznu izolaciju (tačna vrijednost i tekstualno upozorenje), qmeđufazni napon (tačna vrijednost i tekstualno upozorenje) i qnapon na izolatoru i informacija o tome da li će doći do povratnog preskoka, pri direktnom pražnjenju u stub. Izlazni rezultati koji se dobijaju u slučaju proračuna za vod sa zaštitnim užetom (užadima) su: qvjerovatnoća struje groma i qnapon koji napreže faznu izolaciju (tačna vrijednost i tekstualno upozorenje). 3. Program 12

4. PRIMJERI PRIMJENE PROGRAMA PRIMJER BR. 1 - 35 k. V-ni VOD BEZ ZAŠTITNOG UŽETA 4. Primjeri primjene programa 13

PRIMJER BR. 2 - 35 k. V-ni VOD SA ZAŠTITNIM UŽETOM 4. Primjeri primjene programa 14

PRIMJER BR. 3 - 110 k. V-ni VOD SA ZAŠTITNIM UŽETOM 4. Primjeri primjene programa 15

PRIMJER BR. 4 - 400 k. V-ni STUBA SA ZAŠTITNIM UŽADIMA 4. Primjeri primjene programa 16

5. ZAKLJUČAK n n n Cilj stvorenog softvera je da olakša statičku analizu direktnih prenapona. Softver je namijenjen dobijanju okvirnih rezultata kada su u pitanju mreže naponskih nivoa koji su u upotrebi u našoj zemlji. Korisniku softvera se pruža mogućnost unosa više promjenjljivih, kako bi se što bolje uvidio uticaj pojedinih promjenjljivih na preskočni napon na izolatoru i između provodnika. Mogućnost poboljšanja ili nadogranje softvera za proračun preskoka može da bude korišćenje strujnog talasa eksponencijalnog oblika, čime bi analiza preskočnih napona bila mnogo preciznija, a sami proračun malo složeniji. Takođe, kao mogućnost nadogradnje javlja se potreba za proračun preskoka i kod vodova na neprovodnim stubovima. 5. Zaključak 17

HVALA ZA PAŽNJU 18

19

20

21